【塑料知识】一文读懂所有透明塑料的加工性能

塑料具有重量轻、韧性好、易成型、成本低等优点。在现代工业和日常产品中,塑料越来越多地被用来代替玻璃,尤其是在光学仪器和包装行业中的应用。
这通常要求所使用的塑料必须具有良好的透明度、高耐磨性和良好的冲击韧性。对塑料的组成、整个注塑过程的工艺、设备和模具提出了很高的要求,以确保这些用于替代玻璃的塑料(以下简称透明塑料)具有良好的表面质量,满足使用要求。
目前市场上常用的透明塑料包括:
1、聚甲基丙烯酸甲酯(即俗称亚克力或有机玻璃,代号PMMA)
2、聚碳酸酯(代号PC)
3、聚对苯二甲酸乙二醇脂(代号PET)
4、透明尼龙、AS(丙烯睛一苯乙烯共聚物)
5、聚砜(代号PSF)等

其中,PMMA、PC和pet是我们接触最多的三种塑料,篇幅有限,让我们以这三种塑料为例来讨论透明塑料的特性和注射成型过程。

 

透明塑料的性能

透明塑料必须具有高透明度。其次,它们必须具有一定的强度和耐磨性、耐冲击性、良好的耐热性、优异的耐化学性和低吸水性。这样,它们可以满足透明度的要求,并且具有稳定的性能。PMMA、PC和pet的性能比较如下表所示。   

注:由于品种不同,这仅为平均值,不同品种的实际数据不同。PET数据(机械方面)是拉伸后的数据。

从表1中的数据可以看出,PC是一个理想的选择。它的原材料价格昂贵,注塑过程工艺复杂(不过目前PC价格跌得挺低)。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)仍然被广泛使用(对一般要求的制品)。Pet的特点是拉伸后能获得良好的力学性能,主要用于包装和容器中。

 

透明材料如何选择

01.日用品材料

1、透明膜类:包装用PE、PP、PS、PVC及PET等,农用PE、PVC及PET等
2、透明片板类:用PP、PVC、PET、PMMA及PC等
3、透明管类:用PVC、PA等
4、透明瓶类:用PVC、PET、PP、PS及PC等。

02.照明器材材料

主要用作灯罩,常用PS、改性PS、AS、PMMA及PC等。

03.光学仪器材料

1、硬质镜体:主要用CR-39和J.D两种
2、隐形眼镜:常用HEMA。

04.玻璃材料

1、交通玻璃:常用PMMA和PC两种
2、建筑玻璃:常用PVF和PET。

05.太阳能材料 

常用PMMA、PC、GF-UP、FEP、PVF及SI等。

06.光纤材料

芯层用PMMA或PC,包覆层为含氟烯烃聚合物、含氟甲基丙烯酸甲酯类。

07.光盘材料

常用PC、PMMA。
透明封装材料表面增硬的PMMA、FEP、EVA、EMA、PVB等。

 

透明塑料注射成型应注意的问题

透明塑料应具有高透光率,因此必须对塑料制品的表面质量有严格要求。不应有斑点、毛孔、白化、雾晕、黑斑、变色和光泽差等缺陷。在整个注射成型过程中,对原材料、设备、模具和产品的设计应给予高度重视,并提出严格的特殊要求。
其次,大多数透明塑料熔点高,流动性差。为了保证产品的表面质量,注塑成型通常在较高的温度下进行。注射压力和注射速度等工艺参数需要稍微调整,以使模具在注射成型过程中充满,而不会产生导致产品变形和开裂的内应力。   
以下是在原材料准备、设备和模具要求、注塑工艺和产品原材料处理方面的注意事项。

原料的准备与干燥

塑料中的任何杂质都可能影响产品的透明度。在储存、运输和投料过程中,必须注意密封,确保原材料清洁。尤其是原材料中含有水,这会导致原材料在加热后变质。要使其干燥,必须在注射成型过程中使用干燥料斗进料。

需要注意的是,在干燥过程中,应对输入的空气过滤和除湿输入,以确保其不会污染原材料。

其干燥工艺如下表所示:

机筒、螺杆及其附件的清洁

为防止螺杆附件凹陷处的原材料污染和旧材料杂质的存在,特别是热稳定性差的树脂,在使用前和停机后用螺杆清洗剂清洗附件,使其无杂质。当没有螺丝清洗剂时,可以用PE、PS和其他树脂清洗螺丝。

在临时停机的情况下,为了防止原料在高温下停留太久而导致降解,应降低干燥器和桶的温度。例如,PC和PMMA等桶体的温度应降至160℃以下(料斗温度对于 PC应降至100℃以下)。

在模具设计上应注意的问题

为了防止回流不良、塑料成型不良、表面缺陷和冷却引起的变质,在模具设计中应注意以下几点。
a) 壁厚均匀,脱模坡度足够大。
b) 过渡部分应光滑,以防止尖角,尤其是PC产品的模具,不得有间隙。
c)门和流道又宽又短。闸门位置应根据收缩和冷凝过程设置,必要时应增加冷料存水弯。
d)模具表面应光滑,粗糙度低(最好低于0.8)。
e)通风孔和槽必须足以在必要时排出熔体中的空气和气体。
f) 除pet外,壁厚不宜过薄,一般不小于1MM。

注塑工艺方面应注意的问题

为了减少内应力和表面质量缺陷,在注塑过程中应注意以下几个方面(包括注塑机的要求)。
a)为了减少内应力和表面质量缺陷,在注塑过程中应注意以下几个方面(包括注塑机的要求)。
b)注射温度:在塑料树脂不分解的前提下,应采用较高的注射温度。
c)注射压力:一般较高,以克服熔体粘度高的缺点。压力过高会产生内应力,导致脱模和变形困难。
d)注射速度:在满足充模要求的情况下,一般宜低注射速度为宜,最好采用慢——快——慢多级注射。
e)保压时间和成型周期:在满足产品充模无凹陷、无气泡的条件下,应缩短保压时间,以减少熔融物料在筒体中的停留时间。
f)螺杆转速和背压:在满足塑化质量的前提下,应尽量低,以防止降解的可能性。
g)模具温度:产品的冷却对质量有很大影响。模具温度应能准确控制过程。如果可能,模具温度应更高。

其他方面的问题

为了防止上表面质量恶化,通常在注塑过程中尽可能少地使用脱模剂;回收材料不得超过20%。
对于pet以外的产品,应进行后处理以消除内应力。PMMA应在70——80℃下通过热风循环干燥4小时;PC应在清洁空气、甘油、液体石腊等保护下加热至110——135℃,时间视产品而定,需要10小时以上。Pet必须经过双向拉伸才能获得良好的力学性能。

 

不同透明塑料的注塑成型工艺
除上述问题外,透明塑料还具有一些工艺特性,如下所述:
PMMA 的工艺特性
PMMA粘度高,流动性差。必须在高材料温度和高注射压力下注射。注射温度影响注射压力,提高注射压力有利于提高制品的收缩率。
PMMA注射温度范围宽,熔融温度160℃,分解温度270℃,材料温度调节范围宽,加工性能好;因此,为了提高流动性,我们可以从注射温度开始。抗冲击性差,耐磨性差,易划伤,易脆裂。因此,应提高模具温度,改进冷凝工艺,以克服这些缺陷。
PC的工艺特性
PC粘度高,熔融温度高,流动性差。因此,必须在更高的温度(270-320℃之间)下注射。相比之下,材料温度调节范围窄,工艺为PMMA。注射压力对流动性影响不大。由于粘度高,注射压力大,保压时间应短,以防止内应力。
收缩率小,尺寸稳定,产品内应力大,易开裂。宜通过提高温度而不是压力来改善流动性,从而通过提高模具温度、改善模具结构和后处理来降低开裂的可能性。
收缩率小,尺寸稳定,产品内应力大,易开裂。宜通过提高温度而不是压力来改善流动性,从而通过提高模具温度、改善模具结构和后处理来降低开裂的可能性;
PET的工艺特性
收缩率小,尺寸稳定,产品内应力大,易开裂。宜通过提高温度而不是压力来改善流动性,从而通过提高模具温度、改善模具结构和后处理来降低开裂的可能性。
模具温度的精确控制是防止翘曲变形的重要因素。建议使用热流道模具;模具温度应较高,这将导致表面光泽差和脱模困难。
我们可以列出注塑工艺参数,供您在注塑过程中参考。
 

透明塑料件的缺陷和解决办法

由于篇幅关系,这里只讨论影响产品透明度的缺陷,其缺陷大概有以下几项:
1、龟裂:由于内应力各向异性的影响,以及在充模和冷凝过程中垂直方向产生的应力,树脂具有向上流动的方向,与非流动方向相比,产生折射率不同的闪光丝线。膨胀时,产品可能会出现裂纹。除了注意注塑工艺和模具,产品最好退火;如果PC材料可以在160℃以上加热3——5分钟,则可以自然冷却。   
2.气泡:主要存在于树脂中的水蒸气和其他气体无法排出。由于充模不足,冷凝表面凝结过快,无法形成“空气泡”。
3.表面光泽度差:模具粗糙度大,凝结过早,树脂无法复制模具表面状态,使表面稍有不平,使产品失去光泽。
4.波纹:以闸门为中心形成的密集波纹。原因是熔体粘度太高,前端材料在模具型腔中冷凝。之后,材料会穿透冷凝表面,导致表面产生波纹。
5.白化、雾晕:主要是空气中的灰尘落入原料中,原料含水量过大所致。
6.白烟和黑点:是料筒内树脂局部过热分解变质形成的。
克服方法如下表所示:
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创建时间:2022-04-02 08:53
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